APLICAÇÃO DA TERMODINÂMICA SISTEMAS SIMPLES
Breno Nonato
Farmácia
2013
EQULÍBRIO DE FASES: SUBSTÂNCIA PURA
Condição de espontaneidade - uma substância tem tendência espontânea de mudar para a fase com a menor energia de Gibbs molar.
C(s, grafite) C(s, diamante) G = ?
(1) (2)G = n(Gm(2) -Gm(1))
Se: a uma dada temperatura e pressão
G(2) > G(1)
A fase (1) é termodinâmica mais estável a fase (2) converte-se para a fase (1)
•Variação da energia de Gibbs com a pressão e com a temperatura
dG = VdP - SdT (para uma variação reversível)
Energia de Gibbs molar dGm = VmdP - SmdT
•Se a temperatura for constante: dT=0
Gm = VmP
•Se a pressão for constante: dP=0
Gm = -SmT
•Para o gás ideal PV=nRT , Vm = V/n
Vm = RT/ P
i
f
P
PRTG ln
Porque as substâncias fundem e vaporizam-se??
R: teoria das colisões
Distribuição de Maxuell
Assim, pode-se prever o comportamento da energia de Gibbs em função da pressão e da temperatura
dGm = VmdP - SmdT
Temperatura de transição: é a temperatura em que a uma dada pressão, as energias de Gibbs molares das duas fases são iguais. Portanto não há variação na energia de Gibbs molar, logo as duas fases estão em equilíbrio.
•O estado de equilíbrio de um corpo uniforme é determinado pela especificação de duas quantidades termodinâmicas, como V e U, por exemplo.
•Entretanto, pode acontecer de que no mesmo sistema com V e U definidos, o corpo não seja uniforme quando em equilíbrio térmico, mas divide-se em duas partes uniformes em contato uma com a outra. Estes são estados diferentes.
•Estes estados de uma substância, que podem existir simultaneamente em equilíbrio e em contato são chamados de deferentes fases da substância.
•Veremos agora as condições de equilíbrio de duas fases da mesma substância.
1. A temperatura das duas fases devem ser igual: T1= T2;
2. A pressão das duas fases deve ser igual: P1 = P2, pois as duas fases exercem forças opostas idênticas na superficie de contato;
3. Finalmente, os potenciais químicos das fases devem ser iguais: 1 = 2.
Curva de equilíbrio de fases: P x T
• O potencial químico determina qual fase é a termodinâmicamente estável para uma particular T e P;
• O potencial químico tende para um mínimo;
• No ponto de fusão Tf o s = l;
• No ponto de ebulição Tb. o l = g
Regra das fases:
F = C - P +2
F = nº de graus de liberdade;
C = nº de componentes;
P = nº de fases.
Diagrama de fases da água
Diagrama de fases do carbono
Fazer a descrição do resfriamento
Vimos que a pressão de vapor varia com atemperatura - colisões moleculares
121
2 11ln
TTR
H
P
P vap
Temperatura de ebulição
Pvapor = Patmosférica